驱动基因共突变的NSCLC患者,免疫治疗该何去何从

肺癌的发病率和病死率居全球和中国恶性肿瘤之首。我国每年新发病例78.7万例,死亡病例63.1万例。近年来免疫治疗的兴起,极大的改善了非小细胞肺癌患者(NSCLC)的生存期和生活质量。但免疫治疗受益人群相对有限,仅20%未经选择的NSCLC患者可从免疫治疗中获益。因此探索潜在biomarker筛选免疫治疗优势人群成为目前的研究热点。
近年来多项研究显示,非小细胞肺癌(NSCLC)等多种癌症类型中存在基因共突变的分子分型,不同共突变类型的患者免疫治疗疗效存在差异,推测免疫治疗疗效与共突变类型存在一定相关性。因此,与单基因预测因子相比,基因共突变或可成为免疫治疗的潜在biomarker。
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常见的NSCLC的基因共突变类型有哪些?
2019年在NATURE REVIEWS CANCER(IF 51.848)发表的一篇综述 “Co-occurring genomicalterations in non- small-cell lung cancer biology and therapy”回顾了通过NSCLC共突变亚型指导靶向与免疫治疗的研究,为肺癌患者后线治疗提供参考。
根据肺癌分子分型模型结果,肺癌常见的共突变类型主要包含2大类:
(1)与驱动基因EGFR形成共突变,比如常见的EGFR-TP53共突变,细胞周期相关基因(CDK4/6,CDKN2A/B, CCNE1等)与EGFR共突变,ALK基因重排-TP53共突变等。既往研究结果显示,这些基因共突变会影响NSCLC患者使用TKI药物的疗效。
(2)与驱动基因KRAS形成共突变,主要包括KRAS-LKB1,KRAS-KEAP1,KRAS-MYC和KRAS-TP53等共突变类型,此类共突变通常会影响免疫微环境进而影响免疫治疗。
NSCLC分子分层模型
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不同类型基因共突变的免疫微环境特征和对免疫治疗的影响
基因共突变对KRAS突变肺腺癌微环境的影响

KRAS-LKB1共突变型(KL型)

约25%KRAS突变的肺腺癌患者存在LKB1基因失活突变(KRAS-LKB1共突变),这种共突变类型以“冷肿瘤”、非T细胞浸润( non-T-cell-inflamed)的肿瘤微环境为主要特征,肿瘤细胞表面PDL1低表达,肿瘤内缺乏CD3+,CD4+,CD8+T细胞等免疫相关细胞,为抑制型免疫微环境。主要机制为LKB1功能缺失促进IL-1β,IL-6, CXCL7 和粒细胞集落刺激因子(G-CSF)的表达,改变肿瘤细胞因子环境,使骨髓细胞募集,促进肿瘤细胞增殖。另外LKB1功能缺失可诱导STING(又称TMEM173,干扰素基因刺激子)的表观遗传抑制。而STING是一类干扰素IFN刺激基因,能上调IFN的表达,诱导IFNs,T细胞募集因子和细胞因子等的表达,增强机体的免疫能力,从而杀伤肿瘤细胞。因此,当STING表达减少或缺失时可造成肿瘤细胞免疫逃逸。
STING的激活途径
那KL型共突变对免疫治疗的疗效影响是怎样的呢?研究结果显示,KRAS-LKB1共突变(KL型)的NSCLC患者,对PD-L1/PD-1抑制剂原发耐药,且与LKB1野生型患者相比,无进展生存期PFS(3.3m vs 1.8m, p=0.0094)和总生存期OS (16.0m vs 8.0m,p=0.016)均显著延长。且PD-1联合CTLA4免疫抑制剂治疗依然耐药,即使KL型患者有较高的TMB或肿瘤细胞PDL1表达阳性,对免疫治疗依然不敏感。由此可见,除PDL1和TMB等标志物外,基因共突变可能是免疫检查点抑制剂临床疗效的独立预测因子。
KRAS-LKB1共突变(KL型)患者对PD-1抑制剂治疗原发耐药

KRAS-KEPA1-(LKB1)共突变型

KEAP1突变常与LKB1的突变同时发生,尤其是在携带KRAS突变的肺腺癌中。与KL型类似,也以“冷肿瘤“为主要特征, T细胞和B细胞在肿瘤中低密度浸润。尽管KEAP1缺失对NK细胞浸润的潜在影响尚不清楚,但KEAP1失活可影响NRF2的稳定性,其作为免疫负调控因子,通过对STING基因的转录后调控从而影响STING的表达,促进肿瘤免疫逃逸。
2019年ASCO报道指出,非鳞非小细胞肺癌患者 (mnsNSCLC)接受培美曲塞+卡铂/顺铂+PD-1抑制剂(Pembrolizumab)方案治疗,与单纯化疗组相比, 共突变组患者的无进展生存期PFS(4.8m vs 4.3m, p = 0.75) 和总生存期OS (10.6m vs 10.3m, p = 0.79)并无显著差异。由此可见KRAS与LKB1或KEAP1共突变的mnsNSCLC患者不能从免疫治疗中获益。

KRAS-TP53共突变型(KP型)

肺腺癌中KRAS突变与TP53突变共发生(KP型),以“热肿瘤”,炎症型免疫微环境,肿瘤细胞PDL1高表达为主要特征。这可能源于TP53基因功能失活激活NF –κB通路及较高的TMB,增加新抗原的免疫原性,促进免疫效应细胞的激活来抑制肿瘤。
研究结果显示KRAS-TP53共突变型患者,PD-1免疫治疗可获得良好响应,且与KL型肺腺癌患者相比,无进展生存期PFS(3.0m VS 1.8m, p=0.0018)和总生存期OS (16.0m VS6.4m, p<0.0018)均显著延长。由此可见KP型的NSCLC能从免疫治疗中获益。
KP型对PD-1抑制剂治疗响应良好,且优于KL型

KRAS-MYC共突变型

肺腺癌中KRAS突变与MYC过表达共发生(KRAS-MYC共突变),以“免疫惰性型”(immune- inert phenotype)为主要免疫表型特征。可能源于IL-23和CCL9是MYC基因驱动的肺癌发生的细胞非自主效应因子。IL-23可介导T细胞,B细胞和NK细胞失去免疫效应,同时,CCL9介导巨噬细胞的募集及免疫抑制因子VEGF1的分泌,促进肿瘤细胞免疫逃逸。
因此从机制上来说该共突变类型的NSCLC患者可能无法从免疫治疗中获益,但目前尚无明确的临床研究。
RAS-MYC共突变在肿瘤微环境的协同作用

DDR基因共突变型(HRR-BER或HRR-MMR共突变)

DNA损伤修复(DDR)基因发生突变会导致DNA损伤修复系统缺陷,造成基因组不稳定,通常可伴随TMB升高、MSI不稳定等。既往研究显示DDR基因突变的患者可从PARP抑制剂和铂类化疗中获益。那么DDR双突变对于免疫治疗的疗效的影响又是怎样的呢?
2018年中国医学科学院肿瘤医院王洁教授团队在CANCER RESEARCH(IF 8.378)上发表的一项研究 “Comutationsin DNA damage response pathways serve as potential biomarkers for immunecheckpoint blockade”探索了DNA损伤修复通路(DDR)基因共突变与免疫治疗的相关性。
DDR基因在肺癌,膀胱癌,胃癌等多个癌肿中共突变的发生率在15-30%,且对免疫治疗也有较大影响。本研究采用了GSEA的方法探究共突变与免疫调节因子的相关性,结果显示共突变可增加IFNr,炎症反应相关因子和效应T细胞的表达和激活,从而抑制肿瘤,可能是DDR基因共突变的主要免疫机制。
该类型共突变患者可能从免疫治疗中获益。其中Rizvi队列共纳入34名患者行pembrolizumab治疗,11例患者存在共突变,与非突变组相比,DDR共突变组PFS(4.1 vsNR, p=0.006)和ORR(21.7% vs63.4%, p=0.02)显著获益。由此可见,相比PDL1表达,TMB等经典的biomarker,DDR共突变可以更好的富集免疫治疗获益人群。
Rizvi队列中,co-mutation+组/ co-mutation-组研究数据
此外还有很多其他类型基因共突变的报道,包括ALK重排-TP53共突变会促进基因组的不稳定性及PDL1表达上升。RET突变/重排-TP53共突变患者免疫治疗疗效并不显著。但目前尚缺乏前瞻性/回顾性大样本研究,因此针对此类疗效的数据尚不明确,有待后续研究。
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小结
驱基因共突变的NSCLC患者,免疫治疗何去何从?可做以下参考:
(1) KRAS-LKB1共突变型患者,对PDL1/PD-1抑制剂原发耐药,且一般不受TMB与PDL1阳性表达的影响。且使用双免疫治疗(PD-1联合CTL4抑制剂),依然耐药。
(2) KRAS-KEPA1-(LKB1)共突变型患者,与KL型类似,也对免疫抑制剂PD1/PDL1原发耐药,且对PD-1抑制剂联合化疗(培美曲塞+卡铂/顺铂+Pembrolizumab)治疗效果差。
(3) KRAS-TP53共突变型患者,PD-1单抗免疫治疗可获得良好响应,且与KL型肺腺癌患者相比,无进展生存期和总生存期显著改善。
(4) DDR基因共突变型(HRR-BER或HRR-MMR共突变)患者可能从抗PD-1/PD-L1抑制剂的治疗中获益。
(5)  其他基因共突变类型,例如RET突变/重排-TP53共突变,ALK重排-TP53共突变对免疫治疗的影响,证据尚不充足。
总之,不同共突变类型对NSCLC患者免疫微环境的影响不同,对免疫治疗的疗效也会存在较大差异。共突变或可作为未来药物临床研究中需要关注的biomarker,从而更好的区分免疫治疗的优势人群,造福于肿瘤患者。
参考文献

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